Нейл Мэтью - Основы программирования в Linux

• Название: Основы программирования в Linux
• Автор: Нейл Мэтью
• Издательство: «БХВ-Петербург»
• Жанр: Программное обеспечение
• Год: 2009
• ISBN: 978-5-9775-0289-4

В четвертом издании популярного руководства даны основы программирования в операционной системе Linux. Рассмотрены: использование библиотек C/C++ и стан­дартных средств разработки, организация системных вызовов, файловый ввод/вывод, взаимодействие процессов, программирование средствами командной оболочки, создание графических пользовательских интерфейсов с помощью инструментальных средств GTK+ или Qt, применение сокетов и др. Описана компиляция программ, их компоновка c библиотеками и работа с терминальным вводом/выводом. Даны приемы написания приложений в средах GNOME® и KDE®, хранения данных с использованием СУБД MySQL® и отладки программ. Книга хорошо структурирована, что делает обучение легким и быстрым.

Для начинающих Linux-программистов

---

Например, если мы дадим командной оболочке следующую команду:

$ myprog left right 'and center'

программа myprog запустит функцию main с приведенными далее параметрами.

argc: 4

argv: {"myprog", "left", "right", "and center"}

Обратите внимание на то, что аргумент-счётчик содержит имя программы и в массив argv оно включено как первый элемент argv[0]. Поскольку в команде оболочки мы применили кавычки, четвертый аргумент представляет собой строку, содержащую пробелы.

Вам все это знакомо, если вы программировали на языке С стандарта ISO/ANSI, Аргументы функции main соответствуют позиционным параметрам в сценариях командной оболочки: $0, $1 и т.д. Язык ISO/ANSI С заявляет, что функция main должна возвращать значение типа int, спецификация X/Open содержит явное объявление, данное ранее.

Аргументы командной строки удобны для передачи данных программам. Например, вы можете применить их в приложениях баз данных для передачи имени базы данных, которую хотите использовать, что позволит вам применить одну и ту же программу для работы с несколькими базами данных. Многие утилиты также используют аргументы командной строки для изменения собственного поведения или установки опций. Вы обычно задаете эти так называемые флаги или переключатели с помощью аргументов командной строки, начинающихся со знака "дефис". Например, программа sort принимает переключатель для изменения обычного порядка сортировки на обратный:

$ sort -r файл

Опции командной строки используются очень широко, и согласованное их применение будет реальной помощью тем, кто станет использовать вашу программу. В прошлом у каждой утилиты был свой подход к формированию опций командной строки, что приводило к некоторой путанице. Например, взгляните на то, каким способом приведенные далее команды принимают параметры:

$ tar cvfB /tmp/file.tar 1024

$ dd if=/dev/fd0 of=/trap/file.dd bs=18k

$ ps ax

$ gcc --help

$ ls -lstr

$ ls -l -s -t -r

Мы рекомендуем в ваших приложениях все переключатели командной строки начинать с дефиса и делать их односимвольными, состоящими из одной буквы или цифры. При необходимости опции, не содержащие последующих аргументов, могут группироваться вместе после общего дефиса. Таким образом, два только что приведенных примера с командой ls соответствуют нашим рекомендациям. За каждой опцией может следовать любое необходимое ей значение как отдельный аргумент. Пример с программой dd нарушает наше правило, поскольку использует многосимвольные опции, которые начинаются совсем не с дефисов (if=/dev/fd0): в примере с программой tar опции полностью оторваны от своих значений! Целесообразно добавлять более длинные и информативные имена переключателей как альтернативу односимвольных вариантов и использовать двойной дефис для их выделения. Таким образом, у нас могут быть два варианта опции получения помощи: -h и --help.

Еще один недостаток некоторых программ — создание опции +x (например) для выполнения функции, противоположной -х. В главе 2 мы применяли команду set -о xtrace для включения отслеживания действий командной оболочки и команду set +о xtrace для выключения этого режима.

Вы, вероятно, можете сказать, что запомнить порядок и назначение всех этих программных опций достаточно трудно без необходимости освоения вызывающих идиосинкразию форматов. Часто единственный выход — применение опции -h (от англ. help) или страниц интерактивного справочного руководства (man), если программист предоставил одну из этих возможностей. Чуть позже в этой главе мы покажем, что функция getopt предоставляет изящное решение этих проблем. А сейчас, тем не менее, в упражнении 4.1 давайте посмотрим, как передаются аргументы программы.

Упражнение 4.1. Аргументы программы

Далее приведена программа args.c, проверяющая собственные аргументы.

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main(int argc, char *argv[]) {

 int arg;

 for (arg = 0; arg < argc; arg++) {

  if (argv[arg][0] == '-')

printf("option: %s\n", argv[arg]+1);

  else

   printf("argument %d: %s\n", arg, argv[arg]);

 }

 exit(0);

}

Когда вы выполните эту программу, она просто выведет свои аргументы и определит опции. Суть в том, что программа принимает строковый аргумент и необязательный аргумент с именем файла, вводимый опцией -f. Могут быть определены и другие опции.

$ ./args -i -lr 'hi there' -f fred.c

argument 0: ./args

option: i

option: lr

argument 3: hi there option: f

argument 5: fred.с

Как это работает

Программа просто использует аргумент-счетчик argc для задания цикла, просматривающего все аргументы программы. Она находит опции поиском начального дефиса.

В данном примере, если мы предполагаем, что доступны опции -l и -r, то упускаем тот факт, что группа -lr, возможно, должна интерпретироваться так же, как -l и -r.

В стандарте X/Open (который можно найти по адресу http://opengroup.org/) определено стандартное применение опций командной строки (Utility Syntax Guidelines, руководство по синтаксису утилит) и стандартный программный интерфейс для представления переключателей командной строки в программах на языке С: функция getopt.

getopt

Для того чтобы вам легче было следовать правилам, приведенным в этих руководствах, ОС Linux предлагает очень простое в применении средство getopt, поддерживающее использование опций со значениями и без них.

#include <unistd.h>

int getopt(int argc, char *const argv[], const char *optstring);

extern char *optarg;

extern int optind, opterr, optopt;

Функция getopt принимает параметры argc и argv в том виде, в каком они передаются функции main в программе, и строку спецификатора опций, которая сообщает getopt, какие опции определены для программы и есть ли у них связанные с ними значения. optstring — это просто список символов, каждый из которых представляет односимвольную опцию. Если за символом следует двоеточие, это означает, что у опции есть ассоциированное значение, которое будет принято как следующий аргумент. Команда getopt оболочки bash выполняет аналогичную функцию.

Например, для обработки предыдущего примера можно было бы применить следующий вызов:

getopt(argc, argv, "if:lr");

В нем учтены простые опции -i, -l, -r и -f, за которыми последует аргумент с именем файла. Вызов команды с теми же параметрами, но указанными в другом порядке, изменит поведение. Вы сможете попробовать сделать это, когда получите пример кода из упражнения 4.2.

Результат, возвращаемый функцией getopt, — символ следующей опции, хранящийся в массиве argv (если он есть). Вызывайте getopt повторно для поочередного получения каждой опции. Функция ведет себя следующим образом.

□ Если опция принимает значение, на него указывает внешняя переменная optarg.

□ Функция getopt вернет -1, когда не останется опций для обработки. Специальный аргумент -- заставит getopt прекратить перебор опций.

□ Функция getopt вернет ?, если есть нераспознанная опция, которую она сохранит во внешней переменной optopt.

□ Если опции требуется значение (например, в нашем примере опции -f) и не задана никакая величина, getopt обычно возвращает ?. Если поместить двоеточие как первый символ в строке опций, при отсутствии заданной величины функция getopt вернет : вместо ?.

Во внешней переменной optind хранится номер следующего обрабатываемого аргумента. Функция getopt использует ее, чтобы знать, как далеко она продвинулась. Программы редко нуждаются в установке этой переменной. Когда все аргументы с опциями обработаны, переменная optind указывает, где в конце массива argv можно найти оставшиеся аргументы. 

Некоторые версии функции getopt прекратят выполнение при обнаружении первого аргумента не опции, вернув значение -1 и установив переменную optind. Другие, например предлагаемые в ОС Linux, могут обрабатывать опции, где бы они ни встретились в аргументах программы. Учтите, что в данном случае getopt фактически перепишет массив argv так, что все аргументы не опции будут собраны вместе, начиная с элемента массива argv[optind]. В случае версии GNU функции getopt ее поведение определяется переменной окружения POSIXLY_CORRECT. Если переменная установлена, getopt остановится на первом аргументе не опции. Кроме того, некоторые реализации getopt выводят сообщения об ошибке для незнакомых опций. Имейте в виду, что в стандарте POSIX написано о том, что если переменная opterr не равна нулю, функция getopt выведет сообщение об ошибке в stderr.